Sadržaj:
Organohalogeni spoj, bilo koji razred organskih spojeva koji sadrže barem jedan halogen (fluor [F], klor [Cl], brom [Br] ili jod [I]) vezan na ugljik. Podijeljeni su na alkil, vinilni, arilni i acilni halogenid. U alkil halidima sve četiri veze s ugljikom koji nosi halogene su jednostruke veze; u vinil halogenidi ugljik koji nosi halogen dvostruko je vezan za drugi ugljik; u aril halidima ugljik koji sadrži halogen dio je aromatskog prstena; a u acil halidima (koji se nazivaju i kiselinski halogenidi) ugljik koji sadrži halogen dvostruko je vezan na kisik. Primjeri četiri vrste prikazani su ovdje.
Upravo je tip ugljika na koji je halogen izravno vezan prvenstveno za karakteristična svojstva svake klase. Tako, ugljik koji nosi halogen u alil klorid (CH 2 = CHCH 2 Cl) pojedinačno povezana na svaki od njegovih priloženim atoma, koji čini spoj alkil halogenida iako dvostruka veza je prisutna na drugom mjestu u lancu. Iz istog razloga, benzil klorida (C 6 H 5 CH 2 Cl) je alkil halid, a ne aril halidom, iako benzenski prsten prisutan.
Organohalogeni spojevi se u kemijskoj reaktivnosti uvelike razlikuju, ovisno o halogenu i klasi kojoj pripadaju, pa se čak i mogu razlikovati unutar klase. Supstituent halogena smatra se funkcionalnom skupinom, a transformacije organohalogenih spojeva svrstavaju se među najvažnije u organskoj kemiji. Mnogi organohalogeni spojevi, posebno organohlorni spojevi, važne su industrijske kemikalije; koriste se kao otapala i pesticidi i kao međuprodukti u pripremi boja, lijekova i sintetskih polimera. Više od 2.000 organohalogenih spojeva identificirano je kao prirodni materijal i proizvode ih razne biljke, gljivice, bakterije i morski organizmi. Dostupne su različite sintetske metode uvođenja halogena u organske molekule, a organski halogeni spojevi mogu se pouzdanim metodama pretvoriti u druge skupine funkcionalnih skupina.
Ovaj članak govori o alkil, vinilima i aril halidima; za više informacija o acil halidima pogledajte halogenid kiseline i karboksilnu kiselinu.
Nomenklatura
Za imenovanje organohalogenih spojeva koriste se dvije vrste IUPAC nomenklature: supstitucijska i funkcionalna klasa. U zamjenskoj nomenklaturi, nazivu ugljikovodičnog okvira dodaje se prefiks fluoro-, kloro-, bromo- ili jod-, zajedno s brojem (zvanim lokant) koji identificira ugljik na koji je halogen vezan. Supstituenti, uključujući halogene, navedeni su abecednim redom. Ovdje su dati primjeri zamjenske nomenklature.
Dvije odvojene riječi koriste se pri imenovanju alkil halogenida po nomenklaturi funkcionalne klase. Prva riječ je naziv IUPAC alkilne skupine (za objašnjenje IUPAC nomenklature, vidi ugljikovodik), a druga je riječ fluorid, klorid, bromid ili jodid - ovisno o halogenu. Lanac alkilne skupine numeriran je počevši od ugljika na koji je halogen vezan.
Neki klorirani ugljikovodici poznati su pod dugim uobičajenim imenima. Oni uključuju CH 2 Cl 2 (metilen klorid), kloroform 3 (kloroform), CCl 4 (tetraklorugljik), CH 2 = CHCb (vinil klorid), i CH 2 = CCl 2 (viniliden klorid).
Snaga i reaktivnost ugljika-halogena
Među raznim klasama organohalogenih spojeva, arilni halogenidi imaju najjače ugljiko-halogene veze, a alkilhalogenidi najslabiji, kao što je to, na primjer, u slijedećem nizu organohlornih spojeva. (Energija disocijacije veze je količina energije koja je potrebna za raspad dane veze molekule u plinovitoj fazi.)
Postoji gruba povezanost između čvrstoće veze i brzine reakcije organohalogenih spojeva; na primjer, što je jača veza ugljik-halogen, sporija je brzina reakcije. Mnoge najčešće i korisne reakcije alkil halogenida, kada se primjenjuju na vinilni ili arilni halogenid, odvijaju se prelako da bi bile praktične.
Alkil halogenidi
Struktura i fizikalna svojstva
Alkil halogenidi (RX, gdje je R alkilna skupina, a X je F, Cl, Br, ili I) klasificiraju se kao primarni, sekundarni ili tercijarni prema stupnju supstitucije u ugljiku na koji je halogen vezan. U primarnom alkilhalogenidu ugljik koji nosi halogen je izravno vezan za jedan drugi ugljik, u sekundarnom alkil halogenidu na dva, a u tercijarnom alkil halogenidu na tri.
Postupci koji se koriste u pripremi alkil halogenida i reakcije kojima alkil halogenidi često prolaze ovise o tome je li alkil halogenid primarni, sekundarni ili tercijarni.
Supstituent halogena privlači elektrone u C C X vezi prema sebi, dajući ugljiku djelomični pozitivni naboj (δ +), a halogen parcijalni negativni naboj (δ-). Prisutnost rezultirajuće polarne kovalentne veze čini većinu alkil halogenida polarnim spojevima. Budući da je dipol obveznice (mjera odvajanja naboja) veze C bo X proizvod termina naboja (najveći za fluor i najmanji za jod) i termina na daljinu (najmanji za fluor, a najveći za jod), molekulski dipolni trenuci alkil halogenida ne variraju puno od jednog do drugog halogena.
Najvažnije reakcije organohalogenih spojeva uključuju razbijanje ugljiko-halogene veze postupcima u kojima halogen zadržava oba elektrona od izvorne veze i gubi se kao negativno nabijeni ion (X -). U skladu s redoslijedom ugljiko-halogenih veza, u kojem je veza za fluor najjača, a veza za jod najslabija od ugljiko-halogenih veza, fluoridi se obično promatraju kao najmanje reaktivni od alkil halogenida i jodida najreaktivnije.
Vrelišta etil halogenida povećavaju se s povećanjem atomskog broja halogena. S povećanjem atomskog broja halogen postaje polarizabilniji, što znači da se električno polje povezano s atomom lakše izobličuje prisutnošću obližnjih električnih polja. Fluor je najmanje polariziran od halogena, a jod je najviše polariziran. Povećana polarizabilnost povezana je s jačim intermolekularnim privlačnim silama londonskog disperzijskog tipa (vidi kemijsko vezivanje: Intermolekularne sile), a time i s povećanom tačkom ključanja.
Višestruku supstituciju halogen nastoji povećati Vrelište: CH 3 Cl vrije na 24 ° C (-11 ° F), CH 2, Cl 2 na 40 ° C (104 ° F), kloroformom 3 na 61 ° C (142 ° F) i CCl 4 pri 77 ° C (171 ° F). Višestruke supstitucije fluor iznimka, međutim: CH 3 CH 2 F vrelište 32 ° C (-26 ° F), CH 3 CHF 2 na -25 ° C (-13 ° F), CH 3, CF 3, na -47 ° C (-53 ° F), CF 3 CF 3, na -78 ° C (-108 ° F). Smanjenjem molekularne polarizabilnosti višestruka zamjena fluora slabi snagu disperzijskih sila između molekula. U tekućem stanju ove oslabljene intermolekularne privlačne sile odražavaju se u neobično niskim vrelištima, a u čvrstom su stanju odgovorne za nova svojstva fluorokarbonskih polimera.
Gustoće alkil halogenida povezane su s međumolekularno privlačnim silama i teže su paralelnim vrelištima, a alkil fluoridi su najmanje gusti, a alkil jodidi najgušći. Općenito, alkil fluoridi i kloridi su manje gusti od vode, a bromidi i jodidi gušći od vode. Alkil halogenidi nisu topljivi u vodi.
